微纳结构柔性有机发光器件的光调控研究

摘要

近年来，随着可穿戴电子产品的问世(如智能手表、手环等)，包括弯曲OLED显示和照明产品的不断推出(主要来自 LG Display、LG Chemistry)，柔性OLED(FOLED)越来越成为人们关注的焦点。所谓柔性OLED，就是基于柔性基板(PET、PC或者PEN等)的有机电致发光器件，相比于传统的LCD和LED，除了具有自发光、广色谱、轻薄等特点，FOLED更能显示出有机材料在柔性可穿戴领域方面应用的优势。但是，如果要将FOLED更快地推向市场，除了要解决良率问题外，更重要的是，还要从根源上去解决其发光效率以及稳定性的问题。所以，FOLED器件的研发和生产还有很大的拓展空间，例如：如何提高 FOLED器件的发光效率、如何更方便地引入内光萃取结构、以及延长 OLED的使用寿命等问题，本论文主要围绕柔性电致发光器件(FOLED)的光取出和空穴注入层修饰开展了研究工作，分别引入周期和准随机性的纳米结构，以及复合空穴注入层，进一步研究了不同光萃取结构对于器件性能的影响，最终有效的提升了器件的发光效率和稳定性。
　　具体研究内容和主要成果如下：
　　1.溶液法MoOx:Au NPs复合连接层在器件中的引入及性能研究。将溶液法合成的氧化钼(MoOx)前驱体和柠檬酸法合成的纳米金(Au, Diameter of20nm)粒子混合在一起，作为复合空穴注入层(HIL)应用到 OLED中。制备了结构为ITO/MoOx:Au NPs/NPB/Alq3/LiF/Al的OLED器件，利用氧化钼的可靠功函数和金粒子的表面等离子体效应，最终实现了驱动电压较低、发光效率较高以及稳定性较好的OLED器件。
　　2.利用纳米软压印技术，在FOLED的空穴注入层 PEDOT:PSS压印准随机蛾眼结构，和周期性的一维、二维光栅相比，准随机蛾眼结构对于FOLED的光调控作用最佳（相对于标准器件，有近50％的外量子效率 EQE的提升），无论是对于光取出效率、光谱角度稳定性，还是R、G、B三色的萃取广谱性。结合FDTD远场模拟以绿光FOLED为例，相比于flat无结构的器件，基于蛾眼器件的效率提升和角度稳定性效果最佳，而周期性光栅由于布拉格衍射会导致光谱的选择性和角度上的依赖性。
　　3.后续，基于柔性器件ITO-free的考虑和之前PEDOT:PSS作为空穴注入层的工作，我们又研究了在结构化UV/PET基底上引入高导电PEDOT:PSS作为正极，然后制作 FOLED。通过文献调研，通过添加剂和后处理两种方法来提高PEDOT:PSS的导电率，最高可达到2500 S cm-1。但是，由于PEDOT:PSS的吸水性，其导电性不能保持稳定。通过具体器件的应用，以Flat UV的高导电PEDOT:PSS为标准器件，具有 UV结构的器件在纳米微结构的光萃取作用下，效率上会有显著的提高，但器件的寿命还是大的问题，会通过后续的工作进一步改善。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 有机发光二极管（OLED）的发展和应用

1.3 OLED器件的基本原理

1.4 FOLED的发展优势和挑战

1.5 本论文的主要工作

第二章 实验技术简介

2.1 引言

2.2 FOLED/OLED器件的制备工艺

2.3 FOLED/OLED性能表征参数（电学和光学）

2.4 器件中的光电调控及研究方法

2. 5本论文相关的实验技术及设备

第三章 基于溶液法Au:MoOx复合连接层OLED器件性能的研究

3.1 引言

3.2 溶液法Au NPs:MoOx的制备及器件复合连接层的引入

3.3 本章小结

第四章 利用准周期仿生蛾眼结构在FOLED中实现广谱光取出

4.1引言

4.2纳米结构的压印转移和柔性OLED器件的制作

4.3器件制作和性能分析

4.4光学模拟验证

4.5 本章小结

第五章 高导电PEDOT作为ITO-Free电极在FOLED中的尝试

5.1引言

5.2关于高导电PEDOT:PSS作为电极应用的报道

5.3 实验关于高导电PEDOT:PSS作为电极的应用及小结

第六章 全文总结

6.1 基于溶液法Au:MoOx复合连接层OLED器件性能的研究

6.2 利用准周期仿生蛾眼结构在FOLED中实现广谱光取出

6.3 高导电PEDOT作为ITO-Free电极在FOLED中的尝试

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢